自动控制系统， 是指能够完成自动控制任务的设备； 而自动控制任务是指在没有人的参与下， 利用控制装置操纵被控对象， 使被控量等于给定值。 一个自控系统一般包括被控对象和控制器。
自动控制系统
有如下概念：
- 控制： 指利用 控制装置 来操纵 被控对象， 使 被控量 按指定的规律变化
- 控制装置： 产生控制信号的物理装置
- 被控对象： 在自动控制技术中， 把工作的机器设备称为被控对象
- 被控量： 把表征这些机器设备工作状态的物理量称为被控量
- 系统： 由互相关联的部件按一定的次序构成的结构， 能够提供预期的输出。
直观上来说， 所谓自动控制系统， 就是在没有人参与的情况下， 利用一定的方式让机器能按照我们想要的样子去运作。 而自动控制原理也就是研究自动控制系统的理论。
控制系统的性能要求
对于自动控制系统性能的评判， 讲究三个字： 快， 准， 稳。 以下面四个系统为例：
根据其单位阶跃响应可以看出， 系统2动态过程振荡的振幅和频率都比系统1大， 因此说它不如系统1 “稳” ； 对于系统3来说， 其动态过程持续时间比系统1要长， 所以说明它的快速性没有系统1好， 也就是不够 “快”； 系统4在稳定后与设定值1相差较大， 所以它不如其他3个系统 “准”。
具体表述如下：
- 稳： 系统的稳定性与平稳性；
- 快： 系统的快速性， 也就是动态过程持续时间长短；
- 准： 系统的静差， 也就是稳态误差。
控制的基本方式
一般来说， 自动控制可分为如下几种：
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开环控制
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按给定值操纵：
控制系统结构简单， 成本低， 但抗干扰能力差， 控制精度不高， 对偏差无修正能力。
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按干扰补偿：
对于可测的干扰， 这种方式可以对干扰进行全补偿， 但对于不可测的干扰以及系统内部参数的变化就无能为力。
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按偏差调节的闭环控制 （闭环控制或反馈控制）
这种控制方式控制精度较高， 因为无论是干扰的作用， 还是系统结构参数的变化， 只要被控量偏离给定值， 系统就会自动纠偏
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复合控制
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按输入作用补偿：
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按扰动作用补偿：
复合控制其实就是开环和闭环的结合。
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相关数学知识
Laplace 变换：
L [ d k f ( t ) d t k ] = s k F ( s ) − s k − 1 f ( 0 ) − ⋯ − f ( k − 1 ) ( 0 ) L [ ∫ 0 t f ( t ) d t ] = 1 s F ( s ) L [ 1 t f ( t ) ] = ∫ s ∞ F ( σ ) d σ L [ t n f ( t ) ] = ( − 1 ) n F ( n ) ( s ) L [ f ( a t ) ] = 1 a F ( s a ) L [ e s t f ( t ) ] = F ( s − a ) L [ f ( t − a ) u ( t − a ) ] = e − a s F ( s ) \begin{aligned} &\mathscr{L}[\frac{\text d^kf(t)}{\text dt^k}]=s^kF(s)-s^{k-1}f(0)-\dots-f^{(k-1)}(0)\\ &\mathscr{L}[\int^t_0f(t)\text dt]=\frac{1}{s}F(s)\\ &\mathscr{L}[\frac{1}{t}f(t)]=\int^\infty_sF(\sigma)\text d\sigma\\ &\mathscr{L}[t^nf(t)]=(-1)^nF^{(n)}(s)\\ &\mathscr{L}[f(at)]=\frac{1}{a}F(\frac{s}{a})\\ &\mathscr{L}[e^{st}f(t)]=F(s-a)\\ &\mathscr{L}[f(t-a)u(t-a)]=e^{-as}F(s) \end{aligned} L[dtkdkf(t)]=skF(s)−sk−1f(0)−⋯−f(k−1)(0)L[∫0tf(t)dt]=s1F(s)L[t1f(t)]=∫s∞F(σ)dσL[tnf(t)]=(−1)nF(n)(s)L[f(at)]=a1F(as)L[estf(t)]=F(s−a)L[f(t−a)u(t−a)]=e−asF(s)
